越秀区pc端网站建设,中小企业网络营销现状,中国建筑人才招聘官网,新手做网站遇到的问题以及解决方案笔记来源#xff1a;尚硅谷 JVM 全套教程#xff0c;百万播放#xff0c;全网巅峰#xff08;宋红康详解 java 虚拟机#xff09; 文章目录12.1. System.gc()的理解12.2. 内存溢出与内存泄露内存溢出#xff08;OOM#xff09;内存泄漏#xff08;Memory Leak#xff… 笔记来源尚硅谷 JVM 全套教程百万播放全网巅峰宋红康详解 java 虚拟机 文章目录12.1. System.gc()的理解12.2. 内存溢出与内存泄露内存溢出OOM内存泄漏Memory Leak12.3. Stop The World12.4. 垃圾回收的并行与并发程序中的并行与并发并发Concurrent并行Parallel并发 vs 并行垃圾回收的并发与并行并行Parallel串行Serial并发Concurrent12.5. 安全点与安全区域安全点安全区域Safe Resion12.6. 引用概述12.7 再谈引用强引用12.8. 再谈引用软引用12.9. 再谈引用弱引用12.X. 再谈引用虚引用12.11. 终结器引用12.1. System.gc()的理解
在默认情况下通过 system.gc()或者 Runtime.getRuntime().gc() 的调用会显式触发 Full GC同时对老年代和新生代进行回收尝试释放被丢弃对象占用的内存。
然而 System.gc() 调用附带一个免责声明无法保证对垃圾收集器的调用。(不能确保立即生效)
JVM 实现者可以通过 System.gc() 调用来决定 JVM 的 GC 行为。而一般情况下垃圾回收应该是自动进行的无须手动触发否则就太过于麻烦了。在一些特殊情况下如我们正在编写一个性能基准我们可以在运行之间调用 System.gc()
案例一
public class SystemGCTest {public static void main(String[] args) {new SystemGCTest();System.gc();// 提醒JVM的垃圾回收器执行gc但是不确定是否马上执行gc// 与Runtime.getRuntime().gc();的作用一样System.runFinalization();//强制执行失去引用的对象的finalize()方法}Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println(SystemGCTest 重写了finalize());}
}案例二
/*** author shkstart shkstart126.com* create 2020 14:57* -XX:PrintGCDetails*理解不可达对象的回收行为* * 注意为啥FullGC之前执行一次YoungGC呢* 是为了减少FullGC时要扫描的对象提升效率*/
public class LocalVarGC {public void localvarGC1() {byte[] buffer new byte[10 * 1024 * 1024];//没有被回收而是经过GC和Full GC从新生代-老年代System.gc();}public void localvarGC2() {byte[] buffer new byte[10 * 1024 * 1024];buffer null;System.gc();// 回收时buffer对象已经没有引用指向了所以可以被回收}public void localvarGC3() {{byte[] buffer new byte[10 * 1024 * 1024];}//局部变量表的位置是2,0this1:buffer所以不会被回收。// 虽然已经出了buffer的作用范围变量表1如果这个时候有其他变量递定义肯定会被复用但是由于没有新的变量定义// 1位置实际上存的还是buffer这个引用的地址~System.gc();}public void localvarGC4() {{byte[] buffer new byte[10 * 1024 * 1024];}int value 10;// 局部变量表的大小是2,0:this1:valuebuffer对象已经没有引用指向了所以可以被回收。// 中间涉及到Slot的复用。1:buffer 被覆盖橙 1:value 所以GC3和GC4的局部变量表一样大~System.gc();}public void localvarGC5() {localvarGC1();System.gc();//方法1对应的栈帧弹出栈了变量销毁了堆里的对象没有引用就可以被回收了}public static void main(String[] args) {LocalVarGC local new LocalVarGC();local.localvarGC5();}
}12.2. 内存溢出与内存泄露
内存溢出OOM
内存溢出相对于内存泄漏来说尽管更容易被理解但是同样的内存溢出也是引发程序崩溃的罪魁祸首之一。
由于 GC 一直在发展所有一般情况下除非应用程序占用的内存增长速度非常快造成垃圾回收已经跟不上内存消耗的速度否则不太容易出现 OOM 的情况。
大多数情况下GC 会进行各种年龄段的垃圾回收实在不行了就放大招来一次独占式的 Full GC 操作这时候会回收大量的内存供应用程序继续使用。
javadoc 中对 OutOfMemoryError 的解释是没有空闲内存并且垃圾收集器[经过GC]也无法提供更多内存。
首先说没有空闲内存的情况说明 Java 虚拟机的堆内存不够。原因有二 Java 虚拟机的堆内存设置不够。 比如可能存在内存泄漏问题也很有可能就是堆的大小不合理比如我们要处理比较可观的数据量但是没有显式指定 JVM 堆大小或者指定数值偏小。我们可以通过参数-Xms 、-Xmx来调整。 代码中创建了大量大对象并且长时间不能被垃圾收集器收集存在被引用 对于老版本的 Oracle JDK因为永久代的大小是有限的并且 JVM 对永久代垃圾回收如常量池回收、卸载不再需要的类型非常不积极所以当我们不断添加新类型的时候永久代出现 OutOfMemoryError 也非常多见尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合类似 intern 字符串缓存占用太多空间也会导致 OOM 问题。对应的异常信息会标记出来和永久代相关“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space。 随着元数据区的引入方法区内存已经不再那么窘迫所以相应的 OOM 有所改观出现 OOM异常信息则变成了“java.lang.OutofMemoryError:Metaspace。直接内存不足也会导致 OOM。
这里面隐含着一层意思是在抛出 OutOfMemoryError 之前通常垃圾收集器会被触发尽其所能去清理出空间。
例如在引用机制分析中涉及到 JVM 会去尝试回收软引用指向的对象等。在java.nio.BIts.reserveMemory()方法中我们能清楚的看到System.gc()会被调用以清理空间。
当然也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的
比如我们去分配一个超大对象类似一个超大数组超过堆的最大值JVM 可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题所以直接抛出 OutOfMemoryError。
内存泄漏Memory Leak
也称作“存储渗漏”。严格来说只有对象不会再被程序用到了但是 GC 又不能回收他们的情况才叫内存泄漏。
但实际情况很多时候一些不太好的实践或疏忽会导致对象的生命周期变得很长甚至导致 OOM也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。
尽管内存泄漏并不会立刻引起程序崩溃但是一旦发生内存泄漏程序中的可用内存就会被逐步蚕食直至耗尽所有内存最终出现 OutOfMemory 异常导致程序崩溃。
注意这里的存储空间并不是指物理内存而是指虚拟内存大小这个虚拟内存大小取决于磁盘交换区设定的大小。 举例 单例模式 单例的生命周期和应用程序是一样长的所以单例程序中如果持有对外部对象的引用的话那么这个外部对象是不能被回收的则会导致内存泄漏的产生。 一些提供 close 的资源未关闭导致内存泄漏 数据库连接dataSourse.getConnection() 网络连接socket和 io 连接必须手动 close否则是不能被回收的。
12.3. Stop The World
Stop-the-World简称 STW指的是 GC 事件发生过程中会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停没有任何响应有点像卡死的感觉这个停顿称为 STW。
可达性分析算法中枚举根节点GC Roots会导致所有 Java 执行线程停顿。
分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行一致性指整个分析期间整个执行系统看起来像被冻结在某个时间点上如果出现分析过程中对象引用关系还在不断变化则分析结果的准确性无法保证
被 STW 中断的应用程序线程会在完成 GC 之后恢复频繁中断会让用户感觉像是网速不快造成电影卡带一样所以我们需要减少 STW 的发生。
STW 事件和采用哪款 GC 无关所有的 GC 都有这个事件。
哪怕是 G1 也不能完全避免 Stop-the-World 情况发生只能说垃圾回收器越来越优秀回收效率越来越高尽可能地缩短了暂停时间。
STW 是 JVM 在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下把用户正常的工作线程全部停掉。
开发中不要用 System.gc() 会导致 Stop-the-World 的发生。
12.4. 垃圾回收的并行与并发
程序中的并行与并发
并发Concurrent
在操作系统中是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间且这几个程序都是在同一个处理器上运行。
并发不是真正意义上的“同时进行”只是 CPU 把一个时间段划分成几个时间片段时间区间然后在这几个时间区间之间来回切换由于 CPU 处理的速度非常快只要时间间隔处理得当即可让用户感觉是多个应用程序同时在进行。 并行Parallel
当系统有一个以上 CPU 时当一个 CPU 执行一个进程时另一个 CPU 可以执行另一个进程两个进程互不抢占 CPU 资源可以同时进行我们称之为并行Parallel。
其实决定并行的因素不是 CPU 的数量而是 CPU 的核心数量比如一个 CPU 多个核也可以并行。
适合科学计算后台处理等弱交互场景 并发 vs 并行 并发指的是多个事情在同一时间段内同时发生了。 并行指的是多个事情在同一时间点上同时发生了。 并发的多个任务之间是互相抢占资源的。 并行的多个任务之间是不互相抢占资源的。 只有在多 CPU 或者一个 CPU 多核的情况中才会发生并行。 否则看似同时发生的事情其实都是并发执行的。
垃圾回收的并发与并行
并发和并行在谈论垃圾收集器的上下文语境中它们可以解释如下
并行Parallel
指多条垃圾收集线程并行工作但此时用户线程仍处于等待状态。如 ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old
串行Serial
相较于并行的概念单线程执行。如果内存不够则程序暂停启动 JM 垃圾回收器进行垃圾回收。回收完再启动程序的线程。 并发Concurrent
指用户线程与垃圾收集线程同时执行但不一定是并行的可能会交替执行垃圾回收线程在执行时不会停顿用户程序的运行。用户程序在继续运行而垃圾收集程序线程运行于另一个 CPU 上如CMS、G1 12.5. 安全点与安全区域
安全点
程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始 GC只有在特定的位置才能停顿下来开始 GC这些位置称为“安全点Safepoint”。
Safe Point 的选择很重要如果太少可能导致 GC 等待的时间太长[从而可能出现OOM]如果太频繁可能导致运行时的性能问题。大部分指令的执行时间都非常短暂通常会根据“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准。比如选择一些执行时间较长的指令作为 Safe Point如方法调用、循环跳转和异常跳转等。
如何在 GC 发生时检查所有线程都跑到最近的安全点停顿下来呢
抢先式中断目前没有虚拟机采用了
首先中断所有线程。如果还有线程不在安全点就恢复线程让线程跑到安全点。
主动式中断
设置一个中断标志各个线程运行到 Safe Point 的时候主动轮询这个标志如果中断标志为真则将自己进行中断挂起。有轮询的机制
安全区域Safe Resion
Safepoint 机制保证了程序执行时在不太长的时间内就会遇到可进入 GC 的 Safepoint。但是程序“不执行”的时候呢例如线程处于 Sleep 状态或 Blocked 状态这时候线程无法响应 JVM 的中断请求“走”到安全点去中断挂起JVM 也不太可能等待线程被唤醒。对于这种情况就需要安全区域Safe Region来解决。
安全区域是指在一段代码片段中对象的引用关系不会发生变化在这个区域中的任何位置开始 GC 都是安全的。我们也可以把 Safe Region 看做是被扩展了的 Safepoint。
实际执行时
当线程运行到 Safe Region 的代码时首先标识已经进入了 Safe Relgion如果这段时间内发生 GCJVM 会忽略标识为 Safe Region 状态的线程当线程即将离开 Safe Region 时会检查 JVM 是否已经完成 GC如果完成了则继续运行否则线程必须等待直到收到可以安全离开 Safe Region 的信号为止
12.6. 引用概述
我们希望能描述这样一类对象当内存空间还足够时则能保留在内存中如果内存空间在进行垃圾收集后还是很紧张则可以抛弃这些对象。
【既偏门又非常高频的面试题】强引用、软引用、弱引用、虚引用有什么区别具体使用场景是什么
在 JDK1.2 版之后Java 对引用的概念进行了扩充将引用分为强引用Strong Reference、软引用Soft Reference、弱引用Weak Reference、虚引用Phantom Reference这 4 种引用强度依次逐渐减弱。
除强引用外其他 3 种引用均可以在 java.lang.ref 包中找到它们的身影。如下图显示了这 3 种引用类型对应的类开发人员可以在应用程序中直接使用它们。
.
Reference 子类中只有终结器引用是包内可见的其他 3 种引用类型均为 public可以在应用程序中直接使用
强引用StrongReference最传统的“引用”的定义是指在程序代码之中普遍存在的引用赋值即类似“Object obj new Object()”这种引用关系。无论任何情况下只要强引用关系还存在垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。【死也不回收】软引用SoftReference在系统将要发生内存溢出之前将会把这些对象列入回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收后还没有足够的内存才会抛出内存流出异常。【内存不足就回收】弱引用WeakReference被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集之前。当垃圾收集器工作时无论内存空间是否足够都会回收掉被弱引用关联的对象。【发现即回收】虚引用PhantomReference一个对象是否有虚引用的存在完全不会对其生存时间构成影响也无法通过虚引用来获得一个对象的实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
12.7 再谈引用强引用
在 Java 程序中最常见的引用类型是强引用普通系统 99%以上都是强引用也就是我们最常见的普通对象引用也是默认的引用类型。
当在 Java 语言中使用 new 操作符创建一个新的对象并将其赋值给一个变量的时候这个变量就成为指向该对象的一个强引用。
强引用的对象是可触及的垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。
对于一个普通的对象如果没有其他的引用关系只要超过了引用的作用域或者显式地将相应强引用赋值为 nu11就是可以当做垃圾被收集了当然具体回收时机还是要看垃圾收集策略。
相对的软引用、弱引用和虚引用的对象是软可触及、弱可触及和虚可触及的在一定条件下都是可以被回收的。所以强引用是造成 Java 内存泄漏的主要原因之一。
强引用例子
StringBuffer str new StringBuffer(hello mogublog);局部变量 str 指向 StringBuffer 实例所在堆空间通过 str 可以操作该实例那么 str 就是 StringBuffer 实例的强引用
对应内存结构 此时如果再运行一个赋值语句
StringBuffer str1 str;对应的内存结构 本例中的两个引用都是强引用强引用具备以下特点
强引用可以直接访问目标对象。强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收虚拟机宁愿抛出 OOM 异常也不会回收强引用所指向对象。强引用可能导致内存泄漏。
12.8. 再谈引用软引用 软引用Soft Reference——内存不足即回收 软引用是用来描述一些还有用但非必需的对象。只被软引用关联着的对象在系统将要发生内存溢出异常前会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收【第一次回收是不可达对象的回收强引用的回收】如果这次回收还没有足够的内存才会抛出内存溢出异常。
软引用通常用来实现内存敏感的缓存。比如高速缓存就有用到软引用。如果还有空闲内存就可以暂时保留缓存当内存不足时清理掉这样就保证了使用缓存的同时不会耗尽内存。【Mybatis中的内部类就使用了软引用】
垃圾回收器在某个时刻决定回收软可达的对象的时候会清理软引用并可选地把引用存放到一个引用队列Reference Queue。
类似弱引用只不过 Java 虚拟机会尽量让软引用的存活时间长一些迫不得已才清理。
在 JDK1.2 版之后提供了 java.lang.ref.SoftReference 类来实现软引用
Object obj new Object(); // 声明强引用
SoftReferenceObject sf new SoftReference(obj);
obj null; //销毁强引用测试案例
/*** 软引用的测试内存不足即回收** author shkstart shkstart126.com* create 2020 16:06*/
public class SoftReferenceTest {public static class User {public User(int id, String name) {this.id id;this.name name;}public int id;public String name;Overridepublic String toString() {return [id id , name name ] ;}}public static void main(String[] args) {//创建对象建立软引用
// SoftReferenceUser userSoftRef new SoftReferenceUser(new User(1, songhk));//上面的一行代码等价于如下的三行代码User u1 new User(1,songhk);SoftReferenceUser userSoftRef new SoftReferenceUser(u1);u1 null;//取消强引用//从软引用中重新获得强引用对象System.out.println(userSoftRef.get());System.gc();System.out.println(After GC:);
// //垃圾回收之后获得软引用中的对象System.out.println(userSoftRef.get());//由于堆空间内存足够所有不会回收软引用的可达对象。
//try {//让系统认为内存资源紧张[内存可以容得下数组但是再加上软引用就不够了]、不够
// byte[] b new byte[1024 * 1024 * 7];byte[] b new byte[1024 * 7168 - 635 * 1024];} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();} finally {//再次从软引用中获取数据System.out.println(userSoftRef.get());//在报OOM之前垃圾回收器会回收软引用的可达对象。}}
}12.9. 再谈引用弱引用 弱引用Weak Reference——发现即回收 弱引用也是用来描述那些非必需对象只被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。在系统 GC 时只要发现弱引用不管系统堆空间使用是否充足都会回收掉只被弱引用关联的对象。
但是由于垃圾回收器的线程通常优先级很低因此并不一定能很快地发现持有弱引用的对象。在这种情况下弱引用对象可以存在较长的时间。
弱引用和软引用一样在构造弱引用时也可以指定一个引用队列当弱引用对象被回收时就会加入指定的引用队列通过这个队列可以跟踪对象的回收情况。
软引用、弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据。如果这么做当系统内存不足时这些缓存数据会被回收不会导致内存溢出。而当内存资源充足时这些缓存数据又可以存在相当长的时间从而起到加速系统的作用。
在 JDK1.2 版之后提供了 WeakReference 类来实现弱引用
Object obj new Object(); // 声明强引用
WeakReferenceObject sf new WeakReference(obj);
obj null; //销毁强引用弱引用对象与软引用对象的最大不同就在于当 GC 在进行回收时需要通过算法检查是否回收软引用对象而对于弱引用对象GC 总是进行回收。弱引用对象更容易、更快被 GC 回收。
面试题你开发中使用过 WeakHashMap 吗
WeakHashMap 用来存储图片信息可以在内存不足的时候及时回收避免了 OOM
测试案例
/*** 弱引用的测试** author shkstart shkstart126.com* create 2020 16:06*/
public class WeakReferenceTest {public static class User {public User(int id, String name) {this.id id;this.name name;}public int id;public String name;Overridepublic String toString() {return [id id , name name ] ;}}public static void main(String[] args) {//构造了弱引用WeakReferenceUser userWeakRef new WeakReferenceUser(new User(1, songhk));//从弱引用中重新获取对象System.out.println(userWeakRef.get());System.gc();// 不管当前内存空间足够与否都会回收它的内存System.out.println(After GC:);//重新尝试从弱引用中获取对象System.out.println(userWeakRef.get());}
}运行结果
[id1, namesonghk]
After GC:
null12.X. 再谈引用虚引用 虚引用Phantom Reference——对象回收跟踪 也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”是所有引用类型中最弱的一个。
一个对象是否有虚引用的存在完全不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用那么它和没有引用几乎是一样的随时都可能被垃圾回收器回收。
它不能单独使用也无法通过虚引用来获取被引用的对象。当试图通过虚引用的 get()方法取得对象时总是 null
为一个对象设置虚引用关联的唯一目的在于跟踪垃圾回收过程。比如能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
虚引用必须和引用队列一起使用。虚引用在创建时必须提供一个引用队列作为参数。当垃圾回收器准备回收一个对象时如果发现它还有虚引用就会在回收对象后将这个虚引用加入引用队列以通知应用程序对象的回收情况。
由于虚引用可以跟踪对象的回收时间因此也可以将一些资源释放操作放置在虚引用中执行和记录。
在 JDK1.2 版之后提供了 PhantomReference 类来实现虚引用。
Object obj new Object(); // 声明强引用
ReferenceQueue phantomQueue new ReferenceQueue();
PhantomReferenceObject sf new PhantomReference(obj, phantomQueue);
obj null;测试案例
/*** 虚引用的测试** author shkstart shkstart126.com* create 2020 16:07*/
public class PhantomReferenceTest {public static PhantomReferenceTest obj;//当前类对象的声明static ReferenceQueuePhantomReferenceTest phantomQueue null;//引用队列public static class CheckRefQueue extends Thread {Overridepublic void run() {while (true) {if (phantomQueue ! null) {PhantomReferencePhantomReferenceTest objt null;try {objt (PhantomReferencePhantomReferenceTest) phantomQueue.remove();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (objt ! null) {System.out.println(追踪垃圾回收过程PhantomReferenceTest实例被GC了);}}}}}Overrideprotected void finalize() throws Throwable { //finalize()方法只能被调用一次super.finalize();System.out.println(调用当前类的finalize()方法);obj this;}public static void main(String[] args) {Thread t new CheckRefQueue();// t.setDaemon(true);//设置为守护线程当程序中没有非守护线程时守护线程也就执行结束。t.start();phantomQueue new ReferenceQueuePhantomReferenceTest();obj new PhantomReferenceTest();//obj和对象是虚引用//构造了 PhantomReferenceTest 对象的虚引用并指定了引用队列PhantomReferencePhantomReferenceTest phantomRef new PhantomReferencePhantomReferenceTest(obj, phantomQueue);try {//不可获取虚引用中的对象System.out.println(phantomRef.get());//将强引用去除obj null;//第一次进行GC,由于对象可复活GC无法回收该对象System.gc();Thread.sleep(1000);if (obj null) {System.out.println(obj 是 null);} else {System.out.println(obj 可用);}System.out.println(第 2 次 gc);obj null;System.gc(); //一旦将obj对象回收就会将此虚引用存放到引用队列中。【此时相当于堆中的对象已经GC了放入队列的是引用哦】Thread.sleep(1000);if (obj null) {System.out.println(obj 是 null);} else {System.out.println(obj 可用);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}运行结果
null
调用当前类的finalize()方法
obj 可用
第 2 次 gc
追踪垃圾回收过程PhantomReferenceTest实例被GC了
obj 是 null12.11. 终结器引用
它用于实现对象的 finalize() 方法也可以称为终结器引用。无需手动编码其内部配合引用队列使用。
在 GC 时终结器引用入队。由 Finalizer 线程通过终结器引用找到被引用对象调用它的 finalize()方法第二次 GC 时才回收被引用的对象
